Photogrammetrie - Sie benötigen eine Massenermittlung

Photogrammetrie
Menü -> Extra -> Photogrammetrie
Wählen neue Szene.
Eine Szene bedeutet: 2 Digitalbilder, die aus
verschiedenen Winkeln ein Objekt(Haus, Teil
eines Bauabschnittes, usw…) zeigen und die
Zusammenführung der beiden Bilder, bis hin
zum Erzeugen der Messpunkte daraus.
Öffnen der Digitalbilder
Wählen Sie Referenz Bild und 2.Bild aus.
Es ist unbedeutend welches der beiden Bilder das
Referenz Bild ist. Es müssen nur unterschiedliche
Bilder desselben Objekts sein.
Einiges zu den Digitalfotos
2 Digitalfotos
desselben
Gebäudes.
Die Bilder stehen in
einem Winkel von
etwas weniger als
30° zueinander

Verwendet können grundsätzlich alle Bilder von Digitalkameras werden, wobei die Qualität des
Objektives und die Bildauflösung der Kamera letztendlich von entscheidender Bedeutung für die
Genauigkeit der Messpunkte ist.
Digitalkameras
Hier als Beispiel ein paar Digitalkameras, mit denen wir Tests durchgeführt haben
Photogrammetrie.
Digitalbilder aus einer Handycam sind im Allgemeinen
ungeeignet. Zwar gibt es heute schon eingebaute Kameras mit
5 Megapixel, aber das Objektiv verzerrt extrem. Meist ist auch
die Bildschärfe ungenügend.
Eine etwas ältere Digitalkamera mit eingebautem CD-Brenner
von Sony(Modell: Mavica). Die Auflösung mit 2,1 Megapixel,
das entspricht 1600x1200 ist an der unteren Grenze, Das
Objektiv jedoch ist hervorragend, hat fast keine
Bildverzeichnung und brachte sehr gute Ergebnisse.
Eine relativ neue Digitalkamera von Sony (Modell: Cyershot
DSC-W130), die wir zumeist einsetzen. Die Kamera hat 8,1
Megapixel, was 3264x2448 Pixel entspricht. D.h. die Details
werden ca. doppelt so groß, als mit der Sony-Mavica,
dargestellt. Das Objektiv kann jedoch nicht mit der Mavica
mithalten. Der Unterschied der beiden Kameras ist in der Praxis
gar nicht so groß.
Die Bildverzeichnung kann bei diesem Modell sehr gut mit der
Bildkalibrierung ausgeglichen werden. Der hohe
Zoombereich(4x) bringt jedoch überhaupt nichts bei der
Empfehlungen beim Kauf einer Digitalkamera
Kaufen Sie am besten eine Kamera eines Herstellers, der sich auch schon, als es nur analoge Fotos
gegeben hat, einen Namen gemacht hat. Diese Hersteller stellen auf jeden Fall gute Objektive her.
Es heutzutage viel günstiger einen 10 Megapixel Chip einzubauen, als ein ordentliches Objektiv
anzubieten.
Ob eine Kamera 7 Megapixel oder 10 Megapixel hat werden Sie dagegen kaum bemerken. Der
Detailfaktor ist dann Wurzel(7) : Wurzel(10) = 1 : 1,19 also nur mehr knappe 20% Verbesserung,
wobei Sie dann die Kamera mit Stativ oder aufgelegt verwenden müssen, um überhaupt in den
Genuss einer Verbesserung zu kommen.
Die Zoomfunktion sollte für die Photogrammetrie sowieso nicht angewendet werden. Der Bildwinkel
sollte möglichst groß gewählt sein, damit die Berechnung genauer wird. Die Angewendete Brennweite
sollte möglichst klein sein. Als Vergleich: Ein teures Teleobjektiv ist völlig ungeeignet.
Es gibt ab ca. 150 Euro schon ganz gute Kameras.

Kamerakalibrierung
Die Kamerakalbrierung muss nur dann durchgeführt werden,
wenn Sie die Digitalkamera wechseln, oder as Programm
erstmals anwenden (dieser Punkt kann für Versuchszwecke
auch übersprungen werden)
Wählen Sie Kamera kalibrieren
Vorbereitende Tätigkeiten
Befestigen Sie das
Foto mit der Mitte in
Augenhöhe, an der
Wand.
Nehmen Sie die Digitalkamera und schalten Sie Zoom
aus( Objektiv muss jetzt ganz eingefahren sein ) und
stellen Sie sich gerade vor die, an der Wand hängende,
Zeichnung. Machen Sie ein Foto, bei der die Zeichnung
(Kalibrierbild) möglichst groß dargestellt wird. Der
Aussenrand muss auf jeden Fall komplett sichtbar sein.
Öffnen Sie die Datei FotoKalibrierung.eca in einem zweiten
geöffneten ETieVe-Programm und drucken, besser plotten Sie
diese Zeichnung möglichst groß aus, kleiner als A1 darf’s nicht
werden, wenns nur mit A4 oder A3 geht, muss man das Blatt aus
Einzelseiten präzise
zusammenkleben.
Kalibrierschritte
- Kalibrierbild laden. Das Kalibrierbild muss jetzt
rechts angezeigt werden
- Polygon erzeugen: Klicken Sie von links oben im
Uhrzeigersinn jeden Punkt nacheinander an.
Bewegen Sie sich wie gezeigt schneckenförmig
nach innen.
- Kontrollieren Sie, ob die Nummern der Punkte
bei Richtungswechsel, mit denen auf Vorlage
übereinstimmen. Wenn Sie richtig gemacht
haben, liegt der Punkt 81 genau in der Mitte
- Bei einem Fehler müssen Sie von wieder von
vorne beginnen
- Stellen Sie den dem Schieber rechts unten so,
dass eine möglichst geringe
Verzeichnung/Kalibrierpunkt angezeigt wird. Es
sollte ungefähr 0,3Pixel/ Kalibrierpunkt erreicht
werden.
- Zum Beenden drücken Sie auf OK

Szene einrichten
geladenen Bild, feinjustieren und Bild wechseln, usw…
Wählen Sie neuer Punkt.
Klicken Sie einen Punkt im Bild
an, der auch im 2. Bild gut
sichtbar ist.
Feinjustierung: Mit den
Pfeiltasten kann der Punkt
Pixelgenau eingestellt werden
ohne das Bild ständig zoomen
zu müssen.
Mit Referenz Bild 2.Bild
können Sie die Bilder wechseln.
Klicken Sie jetzt denselben
Punkt im 2. Bild an, danach
wieder Feinjustierung
Nächster Schritt: Neuer Punkt,
anklicken des Punktes im
Die Punkte sollten möglichst auf den Bildern weit verteilt liegen und nicht räumlich auf einer Ebene
liegen. Beispiel für schlechte Verteilungen: 6 oder mehr Punkte auf einer Hausmauer oder auf einem
Parkplatz. Es bringt nichts, wenn mehr als 4 Punkte auf einer Fläche liegen!
Die ideale Verteilung sind 6 Punkte, die gleichmäßig auf einer Glaskugel verteilt liegen.
Falls Sie Punkte in ebenem Gelände verwenden müssen, so empfiehlt es sich bei der Aufnahme
evt. gut sichtbare Gegenstände hinzulegen, die aber nicht kleiner als 5-10cm sein sollten und
unbedingt eine Höhe aufweisen(ein Stein ist gar nicht so schlecht).
Gute Verteilung der Punkte:
Erst durch die Hereinnahme von Punkt 7(liegt weit vorm Haus) wurde die Kameraberechnung präzise.
Wichtig außerdem, weil wir’s später noch benötigen: Jeweils 2 Punkte liegen auf einer horizontalen
Linie (Punkt 1 und 2, sowie 5 und 6). Punkt 7 ist gut zugänglich, von dem kriegen wir gut die
Koordinaten. Die Länge von Punkt 1 bis Punkt 2 kann mit dem Massband abgemessen werden.
Es wäre natürlich super, wenn wir 3 Punkte am Asphalt, die möglichst weit auseinander liegen und auf
beiden Bildern gut sichtbar sind, hätten. Aber immer hat man das eben nicht.

Kameraposition berechnen
Wenn Sie mindestens 6 gemeinsame Punkte angelegt
haben, können Sie die Kameraposition berechnen.
Das Ergebnis: Genauigkeit Pixel/Pkt. Sollte zwischen
0.1 … 3.0 liegen.
Wenn’s deutlich schlechter ist sollten sie die
Punktzuweisungen überprüfen(bedeutet Punkt 3 im
2.Bild auch Punkt…). Man kann auch evt. noch weiter
Punkte hinzufügen oder Punkte entfernen, die auf einem Bild nicht so gut erkennbar sind.
Wenn beide Bilder in einem Winkel von annähernd 180° zueinander stehen oder weniger als 10°
zueinander stehen, kann’s auch passieren, dass Sie kein brauchbares Ergebnis erzielen.
Wenn’s passt, dann weiter >>
Transformation
Als nächstes muss festgelegt werden, an welcher
Stelle die Punkte später sein sollten, d.h. die wirkliche
3D-Position.
Wie schon vorher erwähnt, hat man oftmals nicht
genug Punkte mit Koordinaten zu Verfügung. Es
empfiehlt sich, hier nicht direkt mit Gauss-Krüger-
Werten zu rechnen, denn bei so großen Zahlen
entstehen in der Photogrammetrie Ungenauigkeiten.
Bei uns ist es nur Punkt 7. Diesen Punkt tragen wir
mit seinen Koordinaten in die Liste ein. Sie können
mit Messpkt 3D Position die Position auch in der 3D-
Ansicht anklicken.
Um die weiteren Dimensionen unserer Szene
festzulegen verwenden wir zusätzliche Einrichthilfen

Zusätzliche Einrichthilfen
In diesem Fenster können
zusätzliche Hilfsgrößen
eintragen, weil zu wenige
Punkte auf dem Asphalt
vorhanden sind. Man kann
diese Hilfsgrößen aber
auch dann zusätzlich
verwenden, wenn die
Punkte auf dem Asphalt
nahe aneinander liegen.
Als Horizontale Strecken finden wir Punkt 1 nach Punkt 2 und Punkt 5 nach Punkt 6. Wenn 2
horizontale Strecken angewendet werden, dann sollten die möglichst unter großem Winkel
zueinander stehen und lange sein. Die relativ kurze Strecke von Punkt 5 nach Punkt 6 ist mit 3m an
der Untergrenze.
Als vertikale Strecke finden wir Punkt 2 nach Punkt 3.
Entscheidend für die Skalierung der Szene ist die Strecke von Punkt 1 nach Punkt 2. Diese wurde mit
dem Maßband am Boden liegend(rote Linie) mit Länge = 9,41m gemessen.
Dazu geben wir noch an, dass die Strecke von Punkt 5 nach Punkt 6 im Winkel nach Norden
ausgerichtet ist(90°).
Es müssen nicht alle Felder ausgefüllt werden!

3D-Welt berechnen
Klicken Sie
auf 3D-Welt
berechnen.
Nach erfolgter Berechnung wird das Ergebnis angezeigt: 5,0/5,0/5,0cm bedeutet, dass alle Punkte,
die für die Transformation herangezogen wurden, in X/Y/Z Richtung diesen durchschnittlichen Wert
erreichen. Alle Punkte bedeutet, dass nur Punkt 4 nicht bewertet wurde, der für die Transformation
nicht herangezogen wurde.
Wenn Sie keinen guten durchschnittlichen Wert erzielen dann kann dies folgende Ursachen
haben:
- Sie haben für die Transformation Punkte verwendet, deren angegebene Position zu ungenau
ist(nur bei 2 oder mehr Punkten)
- Meist liegt jedoch der Fehler bei Kameraposition berechnen in einer schlechten
Punktverteilung. Gehen Sie 2 Schritte zurück und legen Sie noch ein paar zusätzliche Punkte
fest, die eher am Bildrand liegen.
weiter >>

Messpunkte erzeugen
Es gilt hier die Position im Bild wirklich sehr genau zu treffen.
Verwenden Sie die Zoomfunktionen der Bildanzeige.
Um jetzt wirkliche ETieVe-Messpunkte zu erzeugen,
müssen die jeweiligen Positionen nacheinander in
Referenz Bild und 2.Bild angeklickt werden.
Taste Punkt in Bild anklicken und danach Position
im Digitalfoto anwählen. Die Bilder werden
automatisch gewechselt, Position im 2.Digitalfoto
anklicken
Die Genauigkeit wird anhand des Strahlenverschnitts
berechnet. Wenn die Genauigkeit zu schlecht ist,
abbrechen und noch mal versuchen.
Die fortlaufende Genauigkeitsanzeige hilft bei der Festlegung des Punktes auf
dem 2. Bild.
Codierung
Wenn Sie eine Codierung eintragen, dann erhält der Messpunkt diese bei der Erzeugung.
Beginnt die Codierung mit pg… dann wird automatisch ein Polygon erzeugt
Beginnt die Codierung mit pl… dann wird automatisch eine Polylinie erzeugt
Beispiel: pgFenster1, pgFenster2, pgBaugrubeOK… Groß- und Kleinschreibung spielt keine Rolle
Während Sie Messpunkte aus den Bildern erzeugen, können Sie diese natürlich auch gleich in der
3D-Ansicht betrachten.

Hilfslinien
Erzeugte 3D-Ansicht
Um Punkte abzumessen, die nur auf einem der
beiden Bilder sichtbar sind, sollte man
Hilfslinien verwenden.
Die Hilfslinien können, wenn Sie nicht mehr
benötigt werden, auch auf einmal gelöscht
werden. Setzen Sie keine Punkte, indem Sie
sich eine Verlängerung einer Linien denken,
das ist bei der Photogrammetrie absolut zu
ungenau.
Auch die Punkte, die mittels Hilfslinien erzeugt
werden kommen nicht an die Genauigkeit von
Punkten heran, die in beiden Bildern sichtbar
sind.
Bei sorgfältiger Arbeit und etwas Erfahrung(vielleicht nicht gerade beim 1. Versuch) ist auch eine hohe
Genauigkeit zu erwarten. In der Mitte des Bildes(obere 4 Fenster) sind 1-3cm Genauigkeit erreichbar.
Im Außenbereich(Ecke links unten) war die Genauigkeit etwas schlechter(die Höhe des
Untergeschosses wurde mit dem Maßband auf 2,40m gemessen, in der 3D-Zeichnung wurden 3,35m
gemessen). Die durchschnittliche Genauigkeit lag im Bereich von +/-4cm.

Weitere Szenen in einem Projekt
Die erzeugten Szenen können später wieder im
Programm aufgerufen werden, z.B. um weitere
Messpunkte zu erzeugen.
Die Obergrenze für die Anzahl der Szenen in
einem Projekt liegt bei 99.
Weitere Informationen zur Photogrammetrie
Bitte beachten Sie, dass die Digitalfotos nicht im Projekt gesichert werden und der Dateipfad beim
Übertragen der Projektdatei oder der Digitalfotos auf einen anderen Rechner korrigiert werden
müssen. Alle anderen Einstellungen sind jedoch weiterhin gültig und werden im Projekt gespeichert.
Somit bleibt die *.eca Datei auch bei der Photogrammetrie, die im Hintergrund mit sehr vielen Daten
arbeiten muss, sehr kompakt.